RU2324001C1 - Method of thearmal treatment and chemical-thearmal method of steel products processing in vacuum - Google Patents
Method of thearmal treatment and chemical-thearmal method of steel products processing in vacuum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324001C1 RU2324001C1 RU2006124368/02A RU2006124368A RU2324001C1 RU 2324001 C1 RU2324001 C1 RU 2324001C1 RU 2006124368/02 A RU2006124368/02 A RU 2006124368/02A RU 2006124368 A RU2006124368 A RU 2006124368A RU 2324001 C1 RU2324001 C1 RU 2324001C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thearmal
- nitriding
- temperature
- plasma
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения деталей машин и режущего инструмента из конструкционных сложнолегированных и инструментальных сталей, работающих при высоких контактных напряжениях и в условиях повышенного износа.The invention relates to the field of thermal and chemical-thermal treatment and can be used in mechanical engineering and other industries for surface hardening of machine parts and cutting tools from structurally alloyed and tool steels operating at high contact stresses and under conditions of increased wear.
Известен способ (RU 2058421 С1, МПК С23С 8/36. 20.04.96) азотирования деталей из конструкционных легированных сталей, включающий высокотемпературное ионное азотирование, закалку с температуры полного растворения нитридных фаз, отпуск, чистовую механическую обработку и низкотемпературное ионное азотирование на глубину не менее глубины деазотированного слоя.The known method (RU 2058421 C1, IPC С23С 8/36. 04/20/96) nitriding of parts from structural alloy steels, including high-temperature ion nitriding, quenching from the temperature of complete dissolution of nitride phases, tempering, machining and low-temperature ion nitriding to a depth of not less than depths of the de-nitrated layer.
Недостатком аналога является сложность оборудования и технологии, а также необходимость проектирования специального оборудования.The disadvantage of the analogue is the complexity of equipment and technology, as well as the need to design special equipment.
Известен способ (RU 2127330 С1, МПК С23С 8/26. 10.03.99) термической обработки для образования высокопрочного аустенитного поверхностного слоя в нержавеющих сталях, включающий азотирование в содержащей азот газовой атмосфере при 1000-1200°С и последующее охлаждение со скоростью, позволяющей избежать выделения нитрида.The known method (RU 2127330 C1, IPC C23C 8/26. 10.03.99) heat treatment to form a high-strength austenitic surface layer in stainless steels, including nitriding in a nitrogen-containing gas atmosphere at 1000-1200 ° C and subsequent cooling at a speed that avoids nitride precipitation.
Недостатком аналога является сложность оборудования и технологии, а также необходимость проектирования специального оборудования.The disadvantage of the analogue is the complexity of equipment and technology, as well as the need to design special equipment.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ (RU 2276201 С1, МПК С23С 8/36, С21D 9/30. 09.11.2004) обработки стальных изделий, включающий азотирование в тлеющем разряде, для осуществления которого проводят вакуумный нагрев изделий в плазме азота повышенной плотности, формируемой между деталью и экраном за счет создания эффекта полого катода.The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed one is the method (RU 2276201 C1, IPC C23C 8/36, C21D 9/30. 11/09/2004) processing of steel products, including nitriding in a glow discharge, for the implementation of which vacuum heating of the products in high density nitrogen plasma formed between the part and the screen due to the creation of a hollow cathode effect.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- большая вероятность обезуглероживания поверхности, которая может привести к резкому увеличению хрупкости азотированного слоя и его шелушению из-за отсутствия углеродсодержащих газов в насыщающей среде;- a high probability of decarburization of the surface, which can lead to a sharp increase in the fragility of the nitrided layer and its peeling due to the absence of carbon-containing gases in the saturating medium;
- низкая скорость охлаждения потоком аргона вследствие низкой теплоемкости данного газа, которая может привести к неполной закалке или образованию феррито-цементитной смеси;- low cooling rate by argon flow due to the low heat capacity of this gas, which can lead to incomplete hardening or the formation of a ferrite-cementite mixture;
- отсутствие отпуска - как обязательной операции для стальных изделий, закаленных на мартенсит, для полного снятия напряжений.- lack of tempering - as a mandatory operation for steel products hardened to martensite, for complete stress relief.
Также необходимо отметить, что непосредственно после закалки в зоне высокого содержания азота (1,5-2,0%) сохраняется не претерпевшая мартенситного превращения γ-фаза, что приводит к уменьшению твердости этой зоны. Для получения полностью мартенситной структуры (отпущенного мартенсита) необходим отпуск при температуре 250÷300°С.It should also be noted that immediately after quenching in the zone of high nitrogen content (1.5-2.0%), the γ phase that has not undergone martensitic transformation is retained, which leads to a decrease in the hardness of this zone. To obtain a fully martensitic structure (tempered martensite), tempering is necessary at a temperature of 250 ÷ 300 ° C.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение производительности процесса азотирования и светлой закалки, повышение контактной долговечности и износостойкости упрочненного слоя, а также расширение функциональных возможностей данного метода за счет высокотемпературного азотирования, поверхностной закалки и последующего отпуска за один технологический цикл.The problem to which the invention is directed is to increase the productivity of the nitriding and light hardening process, increase the contact durability and wear resistance of the hardened layer, as well as expand the functionality of this method due to high temperature nitriding, surface hardening and subsequent tempering in one technological cycle.
Задача решается за счет использования способа обработки стальных изделий, включающего азотирование и светлую закалку путем вакуумного нагрева в плазме повышенной плотности, формируемой между изделием и экраном за счет создания эффекта полого катода, и в отличие от прототипа плазму повышенной плотности формируют из смеси, содержащей азот, аргон и ацетилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved by using a method of processing steel products, including nitriding and light hardening by vacuum heating in a plasma of increased density formed between the product and the screen by creating a hollow cathode effect, and in contrast to the prototype, a plasma of increased density is formed from a mixture containing nitrogen, argon and acetylene in the following ratio, wt.%:
азот - 50...80,nitrogen - 50 ... 80,
аргон - 10...25,argon - 10 ... 25,
ацетилен - 10...25,acetylene - 10 ... 25,
при этом азотирование проводят при температурах 700÷850°С, а светлую закалку осуществляют путем нагрева от температуры азотирования до 900÷1100°С, выдержки 15-30 мин и резкого охлаждения в потоке гелия со скоростью, превышающей критическую скорость закалки стали, после чего осуществляют низкий отпуск при 250÷350°С.while nitriding is carried out at temperatures of 700 ÷ 850 ° C, and light hardening is carried out by heating from nitriding temperature to 900 ÷ 1100 ° C, holding for 15-30 minutes and quenching in a helium stream at a speed exceeding the critical rate of steel quenching, after which carry out low tempering at 250 ÷ 350 ° C.
Эффект полого катода проявляется в значительном повышении плотности тока, увеличении степени ионизации плазмы при одновременном снижении напряжения горения разряда.The hollow cathode effect is manifested in a significant increase in current density, an increase in the degree of plasma ionization, while reducing the discharge burning voltage.
Существо изобретения поясняется чертежом, где изображена схема реализации способа высокотемпературного азотирования изделий в тлеющем разряде с эффектом полого катода. Схема содержит источник питания 1, анод 2, катод-деталь 3, экран в виде сетки 4, установленный на определенном расстоянии от катод-детали 3, устройство подачи газа для охлаждения 5.The invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram of the implementation of the method of high-temperature nitriding of products in a glow discharge with the effect of a hollow cathode. The circuit includes a power source 1, anode 2, cathode-part 3, a screen in the form of a grid 4, mounted at a certain distance from the cathode-part 3, a gas supply device for cooling 5.
Пример конкретной реализации способа.An example of a specific implementation of the method.
Способ осуществляется следующим образом: в вакуумной камере устанавливают обрабатываемую деталь, например обойму подшипника из легированной конструкционной стали ШХ15, и экран. Затем в камере создают рабочее давление, равное 100 Па, необходимое для зажигания тлеющего разряда. В камеру подают смесь газов (N2 50%-80%, Ar 10%-25%, С2Н2 10%-25%). С помощью эффекта полого катода происходит нагрев детали до температуры 700÷720°С - предпревращения феррито-цементитной смеси в аустенит, при этом происходит высокотемпературное азотирование в течение 1-3 часов, затем осуществляют нагрев под светлую закалку от температуры азотирования до 900÷1100°С, выдержку 15÷30 мин и резкое охлаждение в потоке гелия со скоростью Vохл.=300 град/с, обеспечивающую получение структуры мартенсита в пределах заданного сечения изделия. Непосредственно после закалки осуществляют отпуск при температуре 250÷300°С.The method is as follows: in the vacuum chamber, the workpiece is installed, for example, a bearing cage made of alloyed structural steel SHX15, and a screen. Then, a working pressure equal to 100 Pa is created in the chamber, which is necessary for ignition of a glow discharge. A mixture of gases (N 2 50% -80%, Ar 10% -25%, C 2 H 2 10% -25%) is fed into the chamber. Using the hollow cathode effect, the part is heated to a temperature of 700 ÷ 720 ° С - pre-conversion of the ferrite-cementite mixture into austenite, while high-temperature nitriding takes place for 1-3 hours, then light-quenched heating is performed from the nitriding temperature to 900 ÷ 1100 ° C, holding for 15–30 min and rapid cooling in a helium stream at a rate of V cool. = 300 deg / s, providing the martensite structure within a given section of the product. Immediately after quenching, tempering is carried out at a temperature of 250 ÷ 300 ° C.
Все процессы проходят за один технологический цикл, в одной камере и в одной атмосфере. Использование данного способа позволит максимально снизить вспомогательное время, затрачиваемое на подготовительные операции, которые связаны с использованием разного оборудования и оснастки.All processes take place in one technological cycle, in one chamber and in one atmosphere. Using this method will reduce the auxiliary time spent on preparatory operations, which are associated with the use of different equipment and accessories.
Азотирование, совмещенное с закалкой и отпуском, обеспечит получение высокой твердости, предела выносливости, сопротивления контактной усталости, износостойкости и сопротивления коррозии. Данный способ обработки позволит значительно повысить долговечность деталей и режущего инструмента.Nitriding, combined with hardening and tempering, will provide high hardness, endurance, contact fatigue resistance, wear resistance and corrosion resistance. This processing method will significantly increase the durability of parts and cutting tools.
Использование эффекта полого катода позволит обеспечить равномерность нагрева поверхности детали до необходимой температуры, увеличить термический кпд нагрева, уменьшить энергозатраты.Using the hollow cathode effect will ensure uniform heating of the surface of the part to the required temperature, increase the thermal efficiency of heating, and reduce energy consumption.
Необходимо отметить следующие преимущества заявленного способа: высокая технологичность процесса, возможность проведения термической обработки в отсутствие дорогостоящих защитных или закалочных средах (различные масла, растворы солей), экологическая чистота процесса за счет отсутствия вредных производственных выбросов в атмосферу, возможность регулирования параметров обработки в широком интервале режимов от нагрева до активного плавления, а за счет этого - структуры, твердости, износостойкости, шероховатости, отсутствие закалочных дефектов, а также простота схемы обработки, не требующая проектирования специальных приспособлений, и сравнительно невысокая стоимость оборудования.It should be noted the following advantages of the claimed method: high technological process, the possibility of heat treatment in the absence of expensive protective or hardening media (various oils, salt solutions), environmental cleanliness of the process due to the absence of harmful industrial emissions into the atmosphere, the ability to control processing parameters in a wide range of modes from heating to active melting, and due to this - structure, hardness, wear resistance, roughness, lack of hardening defects, as well as ease of processing circuit, which does not require special equipment design, and relatively low cost equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124368/02A RU2324001C1 (en) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Method of thearmal treatment and chemical-thearmal method of steel products processing in vacuum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124368/02A RU2324001C1 (en) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Method of thearmal treatment and chemical-thearmal method of steel products processing in vacuum |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006124368A RU2006124368A (en) | 2008-01-20 |
RU2324001C1 true RU2324001C1 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=39108225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006124368/02A RU2324001C1 (en) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Method of thearmal treatment and chemical-thearmal method of steel products processing in vacuum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2324001C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562185C1 (en) * | 2014-05-21 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Modification method of surface of items from titanium alloys in vacuum |
RU187937U1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Device for ion-plasma hardening of products from structural and special steels and alloys |
-
2006
- 2006-07-06 RU RU2006124368/02A patent/RU2324001C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562185C1 (en) * | 2014-05-21 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Modification method of surface of items from titanium alloys in vacuum |
RU187937U1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Device for ion-plasma hardening of products from structural and special steels and alloys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006124368A (en) | 2008-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100590208C (en) | 42CrMoE heat treatment technique | |
RU2418096C2 (en) | Procedure for creation of macro non-uniform structure of material at nitriding | |
CN111139345A (en) | Heat treatment method of steel | |
JP2007046088A (en) | Nitrided quenched part, and method for producing the same | |
CN101851736A (en) | Environment-friendly nitrogen-enriched layer rapid nitriding treatment method | |
CN101775571B (en) | Production process of large diesel engine cam workpiece with high hardness and high wear resistance | |
RU2324001C1 (en) | Method of thearmal treatment and chemical-thearmal method of steel products processing in vacuum | |
RU2276201C1 (en) | Method for nitriding articles in glow discharge with hollow-cathode effect | |
Korecki et al. | Multi-purpose LPC+ LPN+ HPGQ 25 bar N2/He single chamber vacuum furnaces | |
RU2409700C1 (en) | Procedure of nitriding in plasma of glow discharge | |
RU2562185C1 (en) | Modification method of surface of items from titanium alloys in vacuum | |
Jacobs et al. | Plasma Carburiiing: Theory; Industrial Benefits and Practices | |
CN110592331B (en) | Heat treatment production method for cast steel wear-resistant part | |
CN109338280B (en) | Nitriding method after third-generation carburizing steel | |
JP2015232164A (en) | Manufacturing method for rolling bearing and heat treatment apparatus | |
RU2409699C1 (en) | Procedure for forming non-uniform structure of material at nitriding in glow discharge | |
JP5798463B2 (en) | Carburizing method and carburizing apparatus | |
RU2291227C1 (en) | Construction-steel parts surface hardening method | |
KR101738503B1 (en) | Method for heat treatment for reducing deformation of cold-work articles | |
CN1110332A (en) | Postheating treatment process after metallic cementation | |
RU2677908C1 (en) | Alloyed steel parts chemical-heat treatment method | |
CN109182696B (en) | Nitriding surface modification method for third-generation carburized steel material | |
RU2562187C1 (en) | Method of modification of surface of products from titanic alloys in glow discharge | |
RU2558320C1 (en) | Surface hardening of titanium alloys in vacuum | |
CN112708734A (en) | Heat treatment process for improving wear resistance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080707 |